1、輥壓機(jī)輥面的磨損機(jī)理
輥壓機(jī)是由兩個(gè)速度相同、相對(duì)運(yùn)動(dòng)的輥?zhàn)咏M成，物料由輥?zhàn)由喜课沽峡谛断�，進(jìn)入輥間的縫隙中，在高壓研磨力的作用下(輥間壓力在50～300 mPa之間)，物料受到擠壓，受壓物料變成了密實(shí)但充滿裂紋的扁平料餅(見圖1)。
物料在兩個(gè)輥面之間相互擠壓和摩擦。從輥壓機(jī)的工作狀況可以看出，輥面的磨損類型屬于典型的高壓力磨料磨損。在磨料磨損過程中，物料顆粒在壓力作用下會(huì)使輥面產(chǎn)生彈性和塑性變形，從而在輥面亞表面層不同深處會(huì)形成循環(huán)壓應(yīng)力和拉應(yīng)力，當(dāng)循環(huán)應(yīng)力超過輥?zhàn)硬牧系钠趶?qiáng)度時(shí)，在表面層將引發(fā)裂紋。在循環(huán)載荷作用下，亞表層的塑性變形繼續(xù)發(fā)展，在離表面一定深度的位置也將萌生裂紋，并逐步擴(kuò)展。表面層裂紋的擴(kuò)展方向是與外加應(yīng)力成45。角，經(jīng)過兩三個(gè)晶粒后，即轉(zhuǎn)向與應(yīng)力垂直的方向。而亞表層處萌生的裂紋擴(kuò)展方向是平行于表面，或與表面成1 O�！�20。的角。當(dāng)裂紋擴(kuò)展后，裂紋以上的材料斷裂剝落，這種現(xiàn)象就是疲勞磨損。綜上所述，輥?zhàn)拥哪p機(jī)理是輥面的高應(yīng)力磨料磨損和輥面亞表層的疲勞磨損共同作用的結(jié)果。
輥壓機(jī)運(yùn)行示意圖
2、輥體及輥面材料的選用
目前在國(guó)內(nèi)外輥壓機(jī)制造中，常用的輥體材料多為Cr、w、Mo、V合金、45號(hào)鋼等鍛件，國(guó)外也有采用鑄件的。但鑄件不如鍛件使用效果好。
長(zhǎng)期以來，對(duì)輥壓機(jī)輥面保養(yǎng)技術(shù)的研究，國(guó)內(nèi)外均進(jìn)行了大量的工作。其中，整體鑄造式、堆焊式、硬質(zhì)合金柱釘式等方法就是不同時(shí)期的研究成果。整體鑄造式屬于早期技術(shù)，目前已不多用；硬質(zhì)合金柱釘式則因其對(duì)物料中的異物過于敏感或造價(jià)過于昂貴而難于推廣使用。從對(duì)耐磨性、對(duì)工況的適應(yīng)性以及使用、維護(hù)的方便性等諸多因素考慮，目前認(rèn)為堆焊方法效果最好
3、輥面堆焊修復(fù)
⑴堆焊層數(shù)要求
根據(jù)輥壓機(jī)輥面的工作條件以及磨損機(jī)理，要求輥面硬度高，耐磨性好，抗剝落性好，輥體抗裂性以及抗疲勞性好，要達(dá)到以上條件，保證輥?zhàn)舆\(yùn)轉(zhuǎn)良好，對(duì)制造新輥材料的選用就非常重要。新輥的制造一般都是先根據(jù)設(shè)計(jì)要求鍛造好輥體，然后再在輥體表面進(jìn)行堆焊，根據(jù)輥?zhàn)拥墓ぷ鳁l件，輥面的堆焊層分為四層，分別為打底層、過渡層、耐磨層和花紋層(如圖2)。
輥體堆焊示意圖
打底層的作用是保證堆焊層與輥體結(jié)合良好， 防止整個(gè)堆焊層剝落，同時(shí)要求抗裂性好，能夠有 效阻止輥面的焊接裂紋和疲勞裂紋向輥體延伸、發(fā)展，保護(hù)輥體不受破壞；過渡層的作用是既要保證 與打底層和耐磨層具有非常良好的結(jié)合性，又要對(duì)耐磨層有很好的支撐作用，這就要求過渡層材料的 硬度要高于打底層；耐磨層要求堆焊金屬具有較高的焊態(tài)硬度和良好的抗裂性，具有優(yōu)異的抗磨損和抗擠壓綜合性能，要求耐磨層材料的硬度要高于過渡層；花紋層是直接工作面，要求比耐磨層具有更加優(yōu)異的耐磨粒磨損性能和抗擠壓磨損性能，材料的硬度最高。輥?zhàn)佣押竿暌院螅押笇拥挠捕葟膬?nèi)到外呈梯度分布，逐漸升高，這樣既能保證輥面耐磨性好，又能保證能夠承受強(qiáng)大的沖擊力、抗裂性和抗疲勞性能。
⑵ 修復(fù)方式
堆焊成功的關(guān)鍵在于合理設(shè)計(jì)輥面的耐磨材質(zhì)和花紋形式以及制定輥面局部和整體的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)工藝。局部修復(fù)需根據(jù)損傷深度確定修復(fù)層。修復(fù)耐磨層前應(yīng)對(duì)表面水泥灰和輥面疲勞層進(jìn)行清理，補(bǔ)焊材料應(yīng)與原輥體有良好的相容性和良好的冷焊效果，同時(shí)應(yīng)焊過渡層，以避免焊接應(yīng)力太大，破壞原輥體。局部修復(fù)一般采用焊條或CO：氣保護(hù)焊絲等進(jìn)行堆焊。整體修復(fù)是指對(duì)輥體局部反復(fù)修復(fù)5～8次后，由于母體反復(fù)承受高壓擠壓應(yīng)力作用，焊接微裂紋不斷擴(kuò)展，輥體會(huì)產(chǎn)生一定厚度的疲勞層，用碳弧氣刨在磨損比較嚴(yán)重的輥面上刨出幾道槽檢查裂紋情況，會(huì)發(fā)現(xiàn)輥?zhàn)由钐幱泻芏鄬訝盍鸭y，較淺的距輥面約10 mm，較深的距輥面約20～30 mlTl，局部深達(dá)50～60 mlil，并且多數(shù)裂紋都沿輥?zhàn)又芟蜓由臁呐俚舻牧蠅K來看，下表面呈植物年輪狀，一圈沿著一圈向外擴(kuò)展。由此也可看出，輥?zhàn)拥钠茐男问绞歉邞?yīng)力磨料磨損及疲勞磨損的綜合表現(xiàn)。此時(shí)若再直接補(bǔ)焊，易產(chǎn)生層間脫落，故需對(duì)輥體疲勞層進(jìn)行徹底修理后進(jìn)行耐磨堆焊整體修復(fù)，同時(shí)配合適當(dāng)?shù)臒崽幚怼Ｆ趯拥那謇硪话悴捎锰蓟馀倩螂娙叟�，用砂輪打磨表面，用車床車圓，徹底清理可能存在的增碳層，然后采用埋弧堆焊的方法進(jìn)行修復(fù)。無論局部或整體修復(fù)，輥體的圓度誤差和兩輥直徑誤差都不能太大，否則會(huì)引起輥壓機(jī)水平振動(dòng)和兩擠壓輥不均勻載荷加大。
⑶、輥面花紋選擇
目前國(guó)內(nèi)外常用的輥面耐磨花紋形式如圖2--0所示。
輥壓機(jī)輥面的磨損為高應(yīng)力磨損，其耐磨效果決定于輥面耐磨材料的表面硬度及韌性。對(duì)輥面進(jìn)行花紋處理，有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：增加輥?zhàn)影橇狭Χ�，提高擠壓效率；輥面有效形成料餅，提高輥體耐磨性；磨損首先從花紋開始，對(duì)輥體是一個(gè)有效的保護(hù)。 從長(zhǎng)期的應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，采用橫條紋具有許多顯著的優(yōu)點(diǎn)。首先，操作工藝簡(jiǎn)單，人為影響因素減少；其次，用作耐磨花紋焊接的材料大都耐磨性很好，但抗裂性稍差，花紋焊層上或多或少地存在裂紋，采用橫條花紋，裂紋行走方向單一，均為橫向裂紋，裂紋止于橫條，不會(huì)延伸至輥體，花紋之間不交錯(cuò)，裂紋不會(huì)相互延伸交叉，輥面應(yīng)力小，輥面運(yùn)行過程裂紋不會(huì)對(duì)輥體造成破壞，不會(huì)出現(xiàn)輥體剝落掉塊現(xiàn)象；同時(shí)在進(jìn)行局部維修中，工藝簡(jiǎn)單，只需對(duì)磨損嚴(yán)重的花紋進(jìn)行處理，而不會(huì)影響其他部位花紋的使用。采用菱形花紋，耐磨花紋相對(duì)面積增加，對(duì)耐磨性的提高有好處，存在的問題是堆焊層交錯(cuò)相連，裂紋縱橫交錯(cuò)，受各方向應(yīng)力影響，裂紋會(huì)延至母體。雖然這種花紋形式有好的扒料作用，形成的料餅效果好，但由于裂紋多，走向復(fù)雜，在輥壓機(jī)高應(yīng)力作用下容易出現(xiàn)剝落，局部出現(xiàn)剝落后，由于裂紋影響到輥體，且重新修復(fù)菱形條又與原先菱形條縱橫交叉，對(duì)母體影響更大，經(jīng)常導(dǎo)致的結(jié)果是整體修復(fù)后，使用過程中一旦出現(xiàn)剝落，就止不住，以至于一月一修，維修量特別大。短棒狀和點(diǎn)狀不易形成料墊，對(duì)輥體保護(hù)不足；鋸齒狀花紋工藝復(fù)雜，對(duì)設(shè)備及人員要求很高，不利于推廣及現(xiàn)場(chǎng)操作。綜合我們的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及研究結(jié)果，我們認(rèn)為對(duì)輥面進(jìn)行橫條紋處理是最簡(jiǎn)便易行的方法。
⑷、對(duì)輥壓機(jī)輥面的要求
輥壓機(jī)擠壓輥要求輥面有很高的硬度，一般要求HRC≥55，而且對(duì)表面裂紋的數(shù)量及分布都是有比較嚴(yán)格限制的，以免裂紋在高應(yīng)力反復(fù)作用下擴(kuò)展、連網(wǎng)。同時(shí)在輥體運(yùn)行中，不允許出現(xiàn)局部或大面積剝落、掉塊現(xiàn)象。因此，對(duì)擠壓輥用堆焊材料及其工藝有很高的要求。
⑸、堆焊修復(fù)材料的選擇
根據(jù)輥壓機(jī)的工況及輥面磨損情況，決定材料必須硬度、耐磨性及韌性相結(jié)合。同時(shí)硬層材料不易堆焊過厚，否則在高應(yīng)力作用下易剝落。這就需要在母體與硬層之間堆焊過渡層材料，在輥體徑向形成硬度遞增的梯度，提高輥體堆焊層的結(jié)合。
在輥壓機(jī)技術(shù)的引進(jìn)和國(guó)產(chǎn)化過程中，鄭州機(jī)械研究所與專業(yè)制造輥壓機(jī)的企業(yè)——洛陽礦山機(jī)器廠合作，經(jīng)過分析輥壓機(jī)輥面的磨損機(jī)理，通過大量的耐磨實(shí)驗(yàn)，對(duì)材料進(jìn)行深人研究及I生能對(duì)比，研制生產(chǎn)出了ZD系列埋弧堆焊藥芯焊絲、C02氣保護(hù)藥芯焊絲及焊條。目前采用一ZD系列埋弧焊絲對(duì)輥?zhàn)舆M(jìn)行新輥制造及舊輥再生性堆焊修復(fù)，采用ZD系列C02氣保護(hù)焊絲或焊條進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)局部輥體的維修。良好的材料性能配合適宜的焊接工藝，取得了良好的效果。一Z1-)1韌性好，作為止裂層，堆焊在最底層，與母材相連；ZD2強(qiáng)度高，可抵抗較高的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力，起到很好的緩沖作用，作為緩沖層材料，堆焊在ZDl上面；ZD3為輥面堆焊材料，焊接工藝良好，抗裂性優(yōu)良，同時(shí)也具有良好的抗磨損性能，堆焊層硬度大于HRC55，輥面保證不裂，該材料具有了耐磨性及良好韌性的有效結(jié)合，非常適于輥壓機(jī)高應(yīng)力工況，7I)3 10屬于高合金堆焊材料，耐磨性能優(yōu)異，作為花紋堆焊材料，HRC硬度在57～62之間，花紋上面會(huì)出現(xiàn)少量細(xì)小裂紋，但由于ZD3良好的韌性，裂紋不會(huì)向zD3堆焊層擴(kuò)展。而輥體沒有裂紋的最大優(yōu)勢(shì)在于在高應(yīng)力作用下，不容易在輥體內(nèi)部積存太多水泥粉塵導(dǎo)致輥體局部發(fā)空，而出現(xiàn)大面積剝落。為保證修復(fù)質(zhì)量，清理工作非常重要。對(duì)于舊輥?zhàn)有迯?fù)，清理時(shí)間與堆焊時(shí)間基本對(duì)半，甚至多于堆焊時(shí)間，底部清理徹底，是保證堆焊層良好結(jié)合性的前提條件。堆焊時(shí)首先將輥?zhàn)诱w預(yù)熱到一定溫度，用一ZDl堆焊使輥體找圓，后上車床車圓；而后連續(xù)堆焊ZD2、ZD3、ZD310，全部焊完后，再把輥體整體預(yù)熱一下，用保溫材料將輥體仔細(xì)包好，緩冷。局部修復(fù)或現(xiàn)場(chǎng)維修時(shí)預(yù)熱溫度可適當(dāng)?shù)鸵恍?/SPAN>
⑹、使用效果
根據(jù)不同的水泥廠使用情況來看，拆下來采用埋弧自動(dòng)焊大修的輥面使用效果最好，輥?zhàn)邮褂脡勖?SPAN lang=EN-US>6 000 h以上，有的已突破10 000 h。現(xiàn)場(chǎng)維修建議采用C0：氣保護(hù)藥芯焊絲或焊條。建議水泥廠在使用輥壓機(jī)時(shí)，對(duì)輥面要維護(hù)好，不要等輥面磨損到實(shí)在不能使用了再堆焊。如果耐磨花紋磨損完了，失去了最外面耐磨層的保護(hù)，下面的過渡層磨損就會(huì)很快，這是對(duì)輥壓機(jī)致命的破壞。對(duì)輥壓機(jī)輥面的及時(shí)堆焊維護(hù)是保證輥壓機(jī)使用壽命的關(guān)鍵。輥面維護(hù)得好，可大大減少停機(jī)堆焊次數(shù)。
江蘇鵬飛集團(tuán)管理理念： 生產(chǎn)過程零缺陷、產(chǎn)品品質(zhì)百分百、售后服務(wù)優(yōu)加優(yōu)。江蘇鵬飛集團(tuán)全國(guó)大型的球磨機(jī)、回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)基地，提供日產(chǎn)8000噸級(jí)以下回轉(zhuǎn)窯等水泥機(jī)械成套設(shè)備的生產(chǎn)制造、安裝調(diào)試。主要產(chǎn)品：水泥回轉(zhuǎn)窯|鈦白粉回轉(zhuǎn)窯|石灰回轉(zhuǎn)窯|紅土鎳礦回轉(zhuǎn)窯|水泥球磨機(jī)|礦渣球磨機(jī)|粉煤灰球磨機(jī)|風(fēng)掃煤磨|水泥熟料輥壓機(jī)|礦渣輥壓機(jī)|煤立磨||礦渣立磨|鋁釩土立磨|
